Immune activation in context Dendritic cells (DCs) initiate protective immunity upon binding molecules derived from microbes or released from dying cells. Zanoni et al. examined how microbial and endogenous signals interact to shape the course of the ensuing immune response (see the Perspective by Napier and Monack). They found that oxPAPC, an oxidized phospholipid released from dying cells, binds to a protein called caspase-11 in DCs, activating an inflammatory program in these cells. Whereas caspase-11 binding to oxPAPC and bacterial lipopolysaccharide causes DCs to produce the cytokine interleukin-1 (IL-1) and undergo cell death, binding to oxPAPC alone triggers DCs to secrete IL-1 and induce strong adaptive immunity. Thus, context-dependent signals can shape the ensuing immune response. Science , this issue p. 1232 ; see also p. 1173

Interferons interfere with lung repair Interferons (IFNs) are central to antiviral immunity. Viral recognition elicits IFN production, which in turn triggers the transcription of IFN-stimulated genes (ISGs), which engage in various antiviral functions. Type I IFNs (IFN-α and IFN-β) are widely expressed and can result in immunopathology during viral infections. By contrast, type III IFN (IFN-λ) responses are primarily restricted to mucosal surfaces and are thought to confer antiviral protection without driving damaging proinflammatory responses. Accordingly, IFN-λ has been proposed as a therapeutic in coronavirus disease 2019 (COVID-19) and other such viral respiratory diseases (see the Perspective by Grajales-Reyes and Colonna). Broggi et al. report that COVID-19 patient morbidity correlates with the high expression of type I and III IFNs in the lung. Furthermore, IFN-λ secreted by dendritic cells in the lungs of mice exposed to synthetic viral RNA causes damage to the lung epithelium, which increases susceptibility to lethal bacterial superinfections. Similarly, using a mouse model of influenza infection, Major et al. found that IFN signaling (especially IFN-λ) hampers lung repair by inducing p53 and inhibiting epithelial proliferation and differentiation. Complicating this picture, Hadjadj et al. observed that peripheral blood immune cells from severe and critical COVID-19 patients have diminished type I IFN and enhanced proinflammatory interleukin-6– and tumor necrosis factor-α–fueled responses. This suggests that in contrast to local production, systemic production of IFNs may be beneficial. The results of this trio of studies suggest that the location, timing, and duration of IFN exposure are critical parameters underlying the success or failure of therapeutics for viral respiratory infections. Science , this issue p. 706 , p. 712 , p. 718 ; see also p. 626

The COVID-19 outbreak driven by SARS-CoV-2 has caused more than 2.5 million deaths globally, with the most severe cases characterized by over-exuberant production of immune-mediators, the nature of which is not fully understood. Interferons of the type I (IFN-I) or type III (IFN-III) families are potent antivirals, but their role in COVID-19 remains debated. Our analysis of gene and protein expression along the respiratory tract shows that IFNs, especially IFN-III, are over-represented in the lower airways of patients with severe COVID-19, while high levels of IFN-III, and to a lesser extent IFN-I, characterize the upper airways of patients with high viral burden but reduced disease risk or severity; also, IFN expression varies with abundance of the cell types that produce them. Our data point to a dynamic process of inter- and intra-family production of IFNs in COVID-19, and suggest that IFNs play opposing roles at distinct anatomical sites.

Abstract Lower respiratory tract infections are a leading cause of mortality driven by infectious agents. RNA viruses such as influenza virus, respiratory syncytial virus and the new pandemic coronavirus SARS-CoV-2 can be highly pathogenic. Clinical and experimental evidence indicate that most severe and lethal cases do not depend on the viral burden and are, instead, characterized by an aberrant immune response. In this work we assessed how the innate immune response contributes to the pathogenesis of RNA virus infections. We demonstrate that type III interferons produced by dendritic cells in the lung in response to viral recognition cause barrier damage and compromise the host tissue tolerance. In particular, type III interferons inhibit tissue repair and lung epithelial cell proliferation, causing susceptibility to lethal bacterial superinfections. Overall, our data give a strong mandate to rethink the pathophysiological roles of this group of interferons and their possible use in the clinical practice against endemic as well as emerging viral infections.

Abstract Plasmacytoid dendritic cells (pDCs) are major producers of type I/III interferons. As these cytokines are crucial for antiviral defense, it is assumed to be also the case for pDCs. However, robust evidence supporting this dogma is scarce. Genetic mutations or pharmacological manipulations causing pDC loss or disrupting their interferon production affect other immune cells, which could confound interpretation. To overcome this bottleneck, we engineered pDC-less mice, specifically and constitutively devoid of pDCs as expressing diphtheria toxin under coordinated control of the Siglech and Pacsin1 genes co-expressed uniquely in pDCs. pDC-less mice mounted protective intrinsic and innate immune responses against systemic infection with mouse Cytomegalovirus, and were more resistant to intranasal infection with influenza virus and SARS-CoV2. Thus, contrary to dogma, pDCs and their interferon production proved dispensable or deleterious during systemic or respiratory viral infections, respectively. pDC-less mice will enable rigorously revisiting the roles of pDCs in health and disease.

Abstract Phosphate is an essential macronutrient required for cell growth and division. Pho84 is the major high-affinity cell-surface phosphate importer of Saccharomyces cerevisiae and a crucial element in the phosphate homeostatic system of this model yeast. We found that loss of Candida albicans Pho84 attenuated virulence in Drosophila and murine oropharyngeal and disseminated models of invasive infection, and conferred hypersensitivity to neutrophil killing. Susceptibility of cells lacking Pho84 to neutrophil attack depended on reactive oxygen species (ROS): pho84-/- cells were no more susceptible than wild type C. albicans to neutrophils from a patient with chronic granulomatous disease, or to those whose oxidative burst was pharmacologically inhibited or neutralized. pho84-/- mutants hyperactivated oxidative stress signalling. They accumulated intracellular ROS in the absence of extrinsic oxidative stress, in high as well as low ambient phosphate conditions. ROS accumulation correlated with diminished levels of the unique superoxide dismutase Sod3 in pho84-/- cells, while SOD3 overexpression from a conditional promoter substantially restored these cells’ oxidative stress resistance in vitro. Repression of SOD3 expression sharply increased their oxidative stress hypersensitivity. Neither of these oxidative stress management effects of manipulating SOD3 transcription was observed in PHO84 wild type cells. Sod3 levels were not the only factor driving oxidative stress effects on pho84-/- cells, though, because overexpressing SOD3 did not ameliorate these cells’ hypersensitivity to neutrophil killing ex vivo, indicating Pho84 has further roles in oxidative stress resistance and virulence. Measurement of cellular metal concentrations demonstrated that diminished Sod3 expression was not due to decreased import of its metal cofactor manganese, as predicted from the function of S. cerevisiae Pho84 as a low-affinity manganese transporter. Instead of a role of Pho84 in metal transport, we found its role in TORC1 activation to impact oxidative stress management: overexpression of the TORC1-activating GTPase Gtr1 relieved the Sod3 deficit and ROS excess in pho84-/- null mutant cells, though it did not suppress their hypersensitivity to neutrophil killing or hyphal growth defect. Pharmacologic inhibition of Pho84 by small molecules including the FDA-approved drug foscarnet also induced ROS accumulation. Inhibiting Pho84 could hence support host defenses by sensitizing C. albicans to oxidative stress.

Abstract Tissue damage and repair are hallmarks of the inflammatory process. Despite a wealth of information focused on the mechanisms that govern tissue damage, mechanistic insight on how inflammatory immune mediators affect the restitution phase is lacking. Here, we investigated how interferons influence tissue restitution after damage of the intestinal mucosa driven by inflammatory or physical injury. We found that type III, but not type I, interferons serve a central role in the restitution process. Type III interferons induce the upregulation of ZBP1, caspase activation, and cleavage of gasdermin C, and drive epithelial cell death by pyroptosis, thus delaying tissue restitution. We also found that this pathway is transcriptionally regulated in IBD patients. Our findings highlight a new molecular signaling cascade initiated by the immune system that affects the outcome of the immune response by delaying tissue repair and that may have important implications for human inflammatory disorders.